專利名稱：使纖維預(yù)穿過拉伸工序的方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及制備光導(dǎo)纖維的方法，尤其涉及將纖維預(yù)穿過在纖維拉伸工序中用來拉伸該纖維的設(shè)備的方法。
發(fā)明的背景光導(dǎo)纖維通常由玻璃預(yù)成形品拉伸成數(shù)公里長的細股纖維的制造工序制成。在這些工序中，如果不是全部，那么也是多數(shù)工序的起始是將纖維預(yù)成形品放入爐子，并加熱至足以使預(yù)成形品的下端落入?？诘臏囟?。由于預(yù)成形品下端的溫度增高，該?？诘闹睆讲粩嘧冃。敝磷銐虻募毝?，而且玻璃的粘度足夠的低，使得可從預(yù)成形品連續(xù)拉出纖維。
因此，該工序的起始通常包括使纖維的前端穿過在纖維拉伸工序中所使用的各種設(shè)備，例如將保護性涂層施加到纖維上的纖維涂覆系統(tǒng)、纖維冷卻系統(tǒng)(如果使用)和各種測量直徑的設(shè)備。接著，將纖維連接到使纖維連續(xù)穿過稱為牽引器的拉伸設(shè)備上，之后，將纖維卷繞到筒管上。
作為將纖維的前端穿過拉伸設(shè)備的一種方式，是操作者用手工將纖維拉細，接著手工向下穿過拉伸塔，并穿過纖維冷卻和涂覆系統(tǒng)等。在該工序中，纖維必須經(jīng)常多次折斷，以保持合適的直徑。加上，纖維經(jīng)常意外的斷裂，因此，穿纖維的工序相當(dāng)麻煩，而且費時。此外，斷裂的散纖維經(jīng)常在冷卻和/或涂覆系統(tǒng)中立起來，在制造工序中成為磨損源。如果發(fā)生該現(xiàn)象，那么常常要等到全部纖維拉伸之后才能檢測得出來，在這種情形下，就不得不刮掉整個筒管上的纖維。由于這些設(shè)備常常位于制造車間的不同樓層，因此需要一個以上的操作者將纖維穿過設(shè)備，所以更增加了該工序的難度。由于對怎樣使玻璃變細和開始穿線之前如何決定合適的纖維直徑方面，不同操作者之間不一致，也會增大難度。合理地判斷合適的纖維直徑對拉伸工序起始的成功穿線是一個關(guān)鍵。由于用手工將纖維穿過工序存在上述困難，該方法有時會費時30分鐘或更長。
由此，需要設(shè)計一種替代方法，將纖維前端喂過拉伸工序的各種設(shè)備。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個方面涉及一種在光導(dǎo)纖維拉伸工序中將纖維穿線的方法，其中將預(yù)穿線長絲喂過纖維拉伸工序，纖維連接到預(yù)穿線長絲上，并使用預(yù)穿線長絲將纖維拉過工序。因此，該方法包括將長絲預(yù)穿過纖維拉伸工序中的至少一個組件。
在一個實施方式中，預(yù)穿線長絲的一端喂過組件，而預(yù)穿線長絲的另一端喂入連接套筒。再用連接套筒的另一端捕獲由預(yù)成形品拉出的纖維的前端。只要將預(yù)穿線長絲向后拉過系統(tǒng)，就能夠?qū)⒗w維前端喂過系統(tǒng)。
有很多種材料可以用作連接套筒。例如，可以使用常規(guī)的收縮管材料，象可以使用粘合劑或膠水一樣。如果預(yù)穿線材料是玻璃(例如玻璃纖維)，那么可以采用常規(guī)的玻璃對接技術(shù)(例如玻璃對頭對接技術(shù))?；蛘咭部梢圆捎帽”谛谓饘俟?，將金屬管的兩端分別卷捻住纖維前端和預(yù)穿線材料的末端。另外，也可以采用非收縮管(例如由聚酰亞胺或聚酯制成的管)，這時，纖維和預(yù)穿線的端頭插入非收縮管內(nèi)再用膠水連接起來。在所有這些實施方式中，連接套筒的外徑優(yōu)選足夠窄，使其可穿過纖維拉伸工序的各種組件，尤其是涂層設(shè)備。
有很多種材料可以用作長絲。例如，使用金屬線、聚酯長絲、玻璃纖維(例如光學(xué)纖維長絲)、塑料、尼龍和其他材料。
由連接套筒將纖維與預(yù)穿線長絲的連接可以由多種方法來實施，例如使連接套筒熔融或收縮、使套筒和長絲都熔融、或僅熔融長絲。如果需要，可以用膠水或粘合劑在連接套筒內(nèi)，將預(yù)穿線長絲的端頭連接到纖維的端頭上。
采用本發(fā)明的方法，可以大大便利拉伸工序中纖維前端的穿線。一旦達到合適的纖維直徑時，將纖維前端穿線所需的時間由平時的1.5小時或更長，縮短到數(shù)分鐘或更短。另外，由于不再產(chǎn)生會并且經(jīng)常立起來的會在原位刮纖維的斷裂纖維，所以也大大提高了成品纖維的質(zhì)量。
附圖的簡要說明

圖1為本發(fā)明的纖維拉伸工序。
圖2為圖1所示的長絲、纖維和連接套筒組合的放大剖面圖。
圖3為便于纖維與長絲連接的對正器的透視圖。
發(fā)明的詳細說明圖1為纖維拉伸工序，其中爐子10用來加熱光學(xué)預(yù)成形品，由此可拉出纖維12。在纖維拉伸工序開始前，纖維12必須喂過各種設(shè)備，例如直徑測量器14、纖維冷卻管16和通常為兩個或多個涂覆系統(tǒng)18和19。然后，纖維最終被拉到牽引器20上，它將纖維拉過各種制造設(shè)備。被牽引器拉過之后，纖維就卷到筒管上(未示出)。
由于各種設(shè)備會被樓層結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)22所示)分離，所以這種預(yù)穿線操作就進一步復(fù)雜化了。
在本發(fā)明的一個實施方式中，預(yù)穿線長絲24比纖維12前端先喂過纖維拉伸設(shè)備。預(yù)穿線長絲24優(yōu)選利用重力向下喂過設(shè)備。例如，如果喂入長絲的特定設(shè)備的內(nèi)徑足夠?qū)?，那么就可將一定的負荷連接到預(yù)穿線長絲上以利于穿線。通常就是這樣穿過直徑測量器和纖維冷卻器的。然而，由于冷卻系統(tǒng)的內(nèi)徑窄，只能將裸纖維喂過這些設(shè)備。
因此，在一個實施方式中，由較高樓層的操作者將一定負荷連接到預(yù)穿線長絲上，并喂過直徑測量器14和纖維冷卻器16。然后，位于樓層22下面的操作者從預(yù)穿線長絲24上取下負荷，并分別將纖維穿過涂覆系統(tǒng)18和19。
可以在例如，當(dāng)新的纖維預(yù)成形品放入爐子時，或當(dāng)纖維預(yù)成形品預(yù)加熱到足以從其拉出纖維的溫度時進行預(yù)穿線操作。這樣，一旦從爐子出來的纖維具有足夠細的直徑，就可連接到預(yù)穿線長絲24上(該直徑一般約為80-200微米)，即將纖維12的前端連接到預(yù)穿線長絲24的末端，如圖1所示。
可以采用如圖2詳細所示的連接套筒26進行該步驟。優(yōu)選的纖維連接材料包括下面能夠購買到的管狀材料聚酯收縮管、聚酰亞胺、不銹鋼、塑料和聚酯(非收縮)。連接套筒26優(yōu)選直徑足夠窄，以適應(yīng)穿過纖維拉伸工序中各種設(shè)備尤其纖維涂覆系統(tǒng)的所有內(nèi)徑。纖維穿線的一個特別困難的區(qū)域是涂覆系統(tǒng)。這些涂覆系統(tǒng)一般包括帶有孔內(nèi)徑為25毫米或更小的照射管(它將涂層輻照固化)和內(nèi)徑為38/m(約380微米)或更小的涂層?？?。
聚酯可以用作收縮管材，加熱后熔化并圍繞住纖維前端和預(yù)穿線末端。不銹鋼可以用作薄壁形管，其端頭可以卷捻住纖維和預(yù)穿線的端頭。聚酰亞胺和聚酯管優(yōu)選用作接受器，將纖維與預(yù)穿線的端頭由膠水或粘合劑連接起來。
一種尤其優(yōu)選的套筒材料是熔點約為1100-1200°F的聚酰亞胺。一種尤其優(yōu)選的聚酰亞胺管材是180微米的ID管材，購自美國佐治亞州亞特蘭大HVTechnologies。
預(yù)穿線長絲24可由多種材料構(gòu)成。一種優(yōu)選材料是尼龍。另一種是熔點約為500°F的聚酯。
例如，約150微米的聚酯纖維與內(nèi)徑180微米的上述聚酰亞胺管材一同使用。纖維在喂入纖維連接套筒26之前，優(yōu)選向下拉至直徑約為150微米或更小。
使用有助于引導(dǎo)纖維端頭進入連接套筒26內(nèi)的器件，可有利于纖維與長絲的連接。這種器件如圖3所示。在該裝置中，下板40有一凹槽42，槽內(nèi)足夠深，可放置和排列長絲、纖維和連接套筒。在一個實施方式中，聚酰亞胺套筒26置入凹槽42的中央，上板44放置在下板40的上面。然后，預(yù)穿線長絲24塞入凹槽42的一端，纖維12的前端塞入凹槽42的另一端。接著將板44和40加熱到熔化連接套筒26或熔化預(yù)穿線長絲24或二者都熔化。另外，如果要求，可以將套筒26和包括纖維12與預(yù)穿線長絲24的預(yù)制件從對正器上取下，并在取下后合適地熔凝起來。因為聚酰亞胺的熔點比聚酯預(yù)穿線長絲高，一種方法是加熱(例如通過從熱槍吹出的熱空氣加熱，或與一種器件例如焊鐵直接接觸)聚酯預(yù)穿線長絲至其熔點(例如高于500°F)以上的溫度，熔融聚酯長絲的加熱端，而且一旦固化就可將其自身同時連接到聚酰亞胺連接套筒26和光導(dǎo)纖維12的前端。
在一種優(yōu)選的實施方式中，對接步驟包括兩步。第一步包括將聚酯預(yù)穿線與聚酰亞胺管材連接。將聚酯塞入管內(nèi)，并加熱至500°F以上，這使聚酯長絲與管材粘合。例如可以在爐子內(nèi)裝入玻璃光導(dǎo)纖維的預(yù)成形品期間或之前進行該步驟，所以沒有時間限制。該步驟一般約需15秒。
玻璃充分細化之后，優(yōu)選細至能使它通過纖維拉伸工序中各組件的細度，再進行第二步。在將纖維塞入連接套筒之前，通過將加熱器直接放到管材上，加熱放在管內(nèi)的聚酯長絲。加熱器可由例如熱空氣槍組成，這時，溫度高至足以熔化或軟化連接套筒材料的熱空氣直接對著連接套筒。當(dāng)然，另外的器件例如焊鐵或相似的接觸加熱器都可用來加熱連接套筒。該預(yù)加熱步驟可以很快地進行，因為聚酯在數(shù)秒內(nèi)就熔化。然后，可在聚酯保持流動狀態(tài)時的任何時刻塞入纖維。將纖維塞入連接套筒一般需2-4秒。一旦停止加熱連接套筒，聚酯就固化并粘合到纖維上。固化步驟的完成要計5秒。連接纖維前端與連接套筒(已與預(yù)穿線連接)的整個操作一般需10-15秒。
雖然為著說明的目的而詳細描述了本發(fā)明，但是要明白所述細節(jié)僅出于說明目的，不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求所限定的范圍情形下，本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員還能夠?qū)Ρ景l(fā)明進行改變。
權(quán)利要求
1．一種在光導(dǎo)纖維拉伸工序中將纖維穿線的方法，其包括將預(yù)穿線長絲喂過所述工序的至少一個組件；將所述預(yù)穿線長絲連接到所述纖維上；和采用所述長絲，將所述纖維拉過所述至少一個組件。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的喂料步驟在所述喂料步驟之后進行。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的至少一個組件在拉出纖維的爐子的下方。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的連接步驟包括將纖維一端塞入連接套筒的一端，預(yù)穿線長絲塞入所述連接套筒的另一端。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述連接套筒。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述長絲。
7．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述套筒和所述長絲。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的熔化的長絲連接到所述套筒內(nèi)的所述纖維上。
9．如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的套筒包含選自聚酰亞胺、聚酯和塑料的材料。
10．如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的預(yù)穿線長絲包含選自金屬、尼龍、聚酯、塑料和玻璃的材料。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述喂料步驟中的所述至少一個組件包括至少一個涂覆器。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的涂覆器包括一個位于其中的內(nèi)徑小于25毫米涂覆模口，而且所述預(yù)穿線長絲喂過所述內(nèi)徑。
13．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述纖維連接到將所述纖維拉過所述纖維拉伸設(shè)備的牽引器上。
全文摘要
本發(fā)明涉及將纖維前端穿過纖維拉伸工序的拉伸設(shè)備的方法。將預(yù)先穿線的長絲(24)喂過拉伸工序的設(shè)備。將預(yù)先穿線的長絲(24)的一端與纖維(12)的前端連接,并用來將纖維拉過拉伸工序的設(shè)備。
文檔編號C03B37/03GK1310693SQ99808855
公開日2001年8月29日 申請日期1999年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月20日
發(fā)明者K·J·凱勒梅, D·E·姆塞萊亨 申請人:康寧股份有限公司